C700L高强度汽车大梁钢的开发
发布时间：2024-04-26 05:02:41 来源：文档文库
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总第２２４期 ２０１４年第８期 河北冶全 ＨＥＢＥＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｔｏｔａｌ ＮＯ．２２４ ２０１４，Ｎｕｍｂｅｒ８ Ｃ７００Ｌ高强度汽车大梁钢的开发 王中心，河北承德０６７００２） 琪 ，陈超 ，杜建良 张俊粉 ，张春雷 ，（１．河北省钒钛工程技术研究中心，河北承德０６７００２；２． 河北钢铁集团承钢公司钒钛工程技术研究 摘要：随着汽车工业的快速发展，汽车大梁钢也逐步向高强度方向发展，强度由５１０ ＭＰａ级向７００ ＭＰａ 级发展。该钢不仅要求强度级别高，而且要具有优良的塑性和焊接性能，以满足汽车大梁加工过程和使 用过程中的要求。承钢结合自身装备特点，采用Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ复合微合金化工艺，通过铁水脱硫、转炉提 钒、转炉冶炼、ＬＦ炉精炼、板坯保护浇铸等工艺过程，生产的７００ ＭＰａ级汽车大梁钢的力学性能、低温冲 击性能、冷弯性能、金相组织等均达到用户要求。 关键词：强度；汽车大梁钢；复合微合金化；开发 中图分类号：ＴＧ３３５．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—５００８（２０１４）０８—００３６—０３ ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３—１１７２．２０１４．０８１０ Ｃ７００Ｌ ＨＩＧＨ—ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＣＡＲ ＡＭＥ ＳＴＥＥＬ Ｗａｎｇ Ｑｉ 一，Ｃｈｅｎ Ｃｈａｏ ，Ｄｕ Ｊｉａｎｌｉａｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｊｕｎｆｅｎ ，Ｚｈａｎｇ Ｃｈｕｎｌｅｉ ， （１．Ｖａｎａｄｉｕｍ—Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｅ，Ｈｅｂｅｉ， ０６７００２；２．Ｖａｎａｄｉｕｍ—Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｅｎｇｄｅ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａ— ｎｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｃｈｅｎｇｄｅ，Ｈｅｂｅｉ，０６７００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅ ｃａｒ ｆｌａｍｅ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｈｉｇｈ ｓ￣ｅｎｇｔｈ．ｆｒｏｍ ５ １０ ｔＯ ７００ ＭＰａ ｌｅｖｅ１．Ｂｅｓｉｄｅｓ ｉｔ ｍｕｓｔ ｈａｖｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔＯ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｃａｒ ｆｌａｍｅ ｉｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ— ｔｉｃｓ，ｔｈｅ ７００ ＭＰａ ｌｅｖｅｌ Ｃａｒ ｆｒａｍｅ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ Ｃｈｅｎ Ｓｔｅｅｌ ｗｉｔｈ Ｖ，Ｎｂ ａｎｄ Ｔｉ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｉｃｒｏ—ａｌｌｏ— ｙｉｎｇ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：ｈｏｔ ｍｅｔａｌ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ，ｖａｎａｄｉｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｂｙ ｃｏｎｖｅｒｔ— ｅｒ，ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ＬＦ ｆｕｒｎａｃｅ，ｓｌａｂ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｉｔｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｒｏｌｌ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｍｅｔａｌｌＯｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｌｌ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｃａｒ ｆｒａｍｅ ｓｔｅｅｌ；ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｉｃｒｏ—ａｌｌｏｙｉｎｇ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ０ 引言 １．１ Ｃ７００Ｌ钢的力学性能要求 高强度汽车大梁钢作为汽车用钢的一种重要金 属材料，不仅强度级别高，而且具有优良的塑性和焊 接性能，以满足汽车大梁加工过程和使用过程的高 根据客户技术条件要求，结合相关汽车钢标准 制定了Ｃ７００Ｌ汽车大梁钢的力学和工艺性能要求， 具体见表１所示。 表１ Ｃ７００Ｌ钢的力学性能及工艺性能要求 Ｔａｂ．１ Ｄｅｍａｎｄ ｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ 级别要求。承钢结合自身装备特点，采用Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ 复合微合金化工艺，制定合理的工艺控制方案，生 产出合格的７００ＭＰａ级Ｃ７００Ｌ汽车大梁钢，各项力 学性能完全满足客户使用要求。 １ 技术要求 收稿日期：２０１４—０６—２６ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ Ｃ７００Ｌ ｓｔｅｅｌ 作者简介：王琪（１９８０一），男，工程师，２００４年毕业于河北理工大学 冶金工程专业，现在河北钢铁集团承钢公司钒钛工程技术研究中心 从事炼钢工艺研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｉａｍｗｑ１２３４５６＠１６３．ｃｏｒｎ ３６ １．２化学成分设计 采用Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ复合微合金化强化，发挥Ｖ、Ｎｂ、
河北冶金 ２０１４年第８期 Ｔｉ的细晶强化和沉淀强化作用，使Ｃ７００Ｌ钢板在达 到高强度的同时具有优良的韧性。同时，严格控制 钢中Ｐ、Ｓ元素的含量，改善钢材的冷弯和冲击性 板的力学性能及工艺性能均达到了客户的要求。 ４．１ 力学性能 Ｃ７００Ｌ钢板的力学性能能够满足客户要求。为 能，化学成分设计见表２。 表２ Ｃ７００Ｌ钢的熔炼成分 ｗｔ％ Ｔａｂ．２ Ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ７００Ｌ ｓｔｅｅｌ ｗｔ％ Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｔｉ Ｖ Ｎｂ ≤０．１８≤０．６０≤２．１０≤０．０２５≤０．０２５≤０．１０≤０．２０≤０．０９ ２ 工艺路线 承钢提钒钢轧二厂有单喷颗粒镁脱硫设备２ 套，１５０ ｔ提钒转炉１座、１５０ ｔ炼钢转炉２座、ＬＦ精 炼炉２座、ＲＨ精炼２套、２机２流板坯连铸机２台， １７８０轧制机组１套。根据汽车大梁的质量要求，制 定工艺路线为：铁水脱硫一转炉提钒一转炉冶炼一 ＬＦ炉精炼一板坯保护浇铸一１７８０轧机轧制 ３ 工艺控制 ３．１ 炼钢工艺 ｔ冶炼Ｃ７００Ｌ钢用铁水必须经脱硫站脱硫处理， 采用单喷颗粒镁脱硫工艺将铁水中硫含量脱至 ０．０１０％以下，并将渣子扒净，以防止回硫；提钒过程 中使用低硫冷却剂，以防增硫；转炉冶炼过程中控制 化渣，为脱磷和终点成分命中创造条件；出钢过程使 用低碳锰铁、铌铁、钒铁合金化，并控制下渣。ＬＦ精 炼造高碱度还原性渣系，以吸附夹杂物，延长吹氩时 间，保证夹杂物充分上浮。连铸过程严格控制钢水 温度，在拉速恒定的前提下二次冷却采用弱冷，防止 铸坯表面产生裂纹。 ３．２轧制工艺 采用奥氏体再结晶区和未再结晶区两阶段控制 轧制，主要技术特点为： （１）强化粗轧阶段最后３道次的变形工艺，使 轧制变形渗透到钢坯芯部、奥氏体进行完全再结晶， 达到细化晶粒的目的。 （２）为了保证成品板型及减少轧机负荷等原 则，精轧机组采用压下量平滑过渡逐步递减。 ３．３冷却工艺 通过轧后快速冷却工艺，能够更好地利用Ｎｂ、 Ｖ、Ｔｉ析出第二相对强度起到贡献，兼顾此类钢种的 用途，不宜将终冷温度控制得过低。经过试验摸索， 将卷取温度控制在５８０～６２０ ｏＣ之间，不仅能够使钢 板的强度达到预期水平，同时能够使钢板达到很好 的塑性指标。 ４ 性能检测结果 通过以上工艺控制，Ｃ７００Ｌ汽车大梁钢热轧卷 了进行深入研究该钢板的各向异性，对不同取样方 向进行了检验，检验结果见表３。 表３ Ｃ７００Ｌ钢板的力学性能 Ｔａｂ．３ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃ７００Ｌ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ４．２低温冲击性能 为了全面地反应Ｃ７００Ｌ钢板的冲击性能，对产 品进行了系列冲击检验，检验结果见表４。 表４ Ｃ７００Ｌ钢板的低温冲击性能 Ｔａｂ．４ Ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ Ｃ７００Ｌ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ 从表４中可以看到，Ｃ７００Ｌ钢板产品的低温冲 击性能完全满足客户要求，而且在一４０℃时的低温 冲击性能优良。 ４．３冷弯性能 冷弯试验是汽车大梁钢性能的主要检验项目， 在一定程度上可以模拟汽车边梁的冷成型加工。对 Ｃ７００Ｌ钢板试样进行１８０。，弯芯直径Ｄ＝２ ｎ、ｎ、 ０，ｂ＝５０ ｍｍ的宽冷弯试验，试验结果全部合格，说 明Ｃ７００Ｌ钢板具有优良的冷弯性能，结果见表５。 表５ Ｃ７００Ｌ钢板的宽冷弯检验结果 Ｔａｂ．５ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｒｅｓｕｌ 